Перемещение крупных небесных тел ставит под сомнение существование Девятой планеты

Новости МирТесен

Согласно исследованиям, протопланетный диск, рассеивающийся изнутри, способен объяснить изменение орбит планет-гигантов в ранней Солнечной системе. Предложенная модель демонстрирует большую точность, если исходить из того, что изначально в системе было четыре гиганта (и все они до сих пор там находятся), а не пять, как полагают некоторые исследователи. В таком случае, гипотетическая Девятая планета не могла быть планетой-гигантом, покинувшей систему.

Наиболее распространенная гипотеза предполагает, что газовые гиганты нашей планетной системы изначально образовались ближе к Солнцу, а затем переместились на свои текущие орбиты. В новом исследовании, опубликованном в Nature, группа ученых из разных стран выдвинула предположение о том, что этот перенос мог произойти значительно раньше.

Звезды возникают в плотных облаках, состоящих из газа и пыли. Вокруг новорожденной звезды формируется обширный вращающийся диск из оставшейся материи, из которого впоследствии формируются планеты. Состав и эволюция планет зависят от распределения пыли и газа в этом протопланетном диске.

Предположение о формировании планет-гигантов вблизи Солнца появилось в конце прошлого века. Решение вопроса о том, каким образом это могло произойти, было найдено в 2005 году. В то время в журнале Nature В тот период было опубликовано сразу три научных работы в одном из периодических изданий, детально описывающих механизм перемещения этих планет-гигантов, обусловленный непредсказуемыми гравитационными воздействиями. Благодаря совместным усилиям исследователей стало возможным объяснить происхождение облака Оорта, троянских астероидов крупных планет, позднюю тяжелую бомбардировку и другие особенности нашей системы. Гипотезу назвали моделью Ниццы — в честь французского города, в котором группа астрономов когда-то начала обсуждение этого сценария.

Модель Ниццы по-прежнему является наиболее распространенным объяснением формирования Солнечной системы, однако ученые продолжают обсуждать причины гравитационных нарушений. Изначально считалось, что миграция планет-гигантов произошла спустя сотни миллионов лет после того, как рассеялся протопланетный диск. Однако новые данные, полученные, в частности, при изучении лунного грунта, свидетельствуют о том, что этот процесс был более ранним.

«Мы хотели выяснить, оправдывает ли модель Ниццы для объяснения формирования Солнечной системы, — рассказывает Шон Реймонд (Sean Raymond)заявил исследователь из Бордо. – И мы предположили, что массивные планеты могли быть выброшены в результате эффекта «обратной реакции» от протопланетного диска. Возможно, фазы нестабильности и вовсе не существовало».

Выяснилось, что распространение диска от центра к краям могло вызвать нестабильность модели Ниццы. Это привело к тому, что команда не только не опровергла, но и подтвердила широко распространенное предположение.

В предложенной схеме планеты-гиганты формируются вблизи центральной звезды, как и ранее. По мере повышения температуры Солнце начинает выталкивать протопланетный диск на всё большие расстояния от ядра системы. Компьютерное моделирование продемонстрировало, что перемещение границы расширяющейся «прорехи» вызывает колебание траекторий гигантских планет, которые затем удаляются в отдаленные области. В отличие от традиционной ниццевской концепции, все эти процессы должны были развернуться на самых ранних этапах формирования системы – менее чем за 10 миллионов лет.

Предложенный сценарий также позволяет объяснить смешение вещества внутренних и внешних областей диска. Геохимические данные о Земле указывают на то, что подобное взаимодействие должно было произойти на этапе формирования планеты.

Вопрос о числе планет в формирующейся Солнечной системе остается без ответа. Оригинальная модель Ниццы наиболее эффективна при наличии пяти гигантских планет: в эпоху нестабильности один из гигантов покидает центральную область, и это движение способствует тому, чтобы оставшиеся четыре (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) заняли свои орбиты, а сам вылетающий гигант либо покидает систему, либо остается в роли гипотетической (не обнаруженной) Девятой планеты. В 2015 году исследователи из Калтеха предоставили косвенные свидетельства, указывающие на возможное существование массивного тела в отдаленных областях системы. Непосредственное наблюдение этого тела пока не представлялось возможным, однако появлялись новые исследования, которые как подтверждали, так и ставили под сомнение гипотезу о Девятой планете.

Вопрос об ее наличии остается предметом дискуссий, поэтому авторы новой публикации не делают на этом акцент. Тем не менее они провели моделирование как с четырьмя, так и с пятью газовыми гигантами в ранней системе. Вне зависимости от первоначального числа планет-гигантов новая модель приводит к формированию системы с четырьмя такими планетами. «Если начинать с четырех, то конечные орбиты лучше соответствуют наблюдаемым», — отмечает соавтор исследования Сет Джейкобсон (Seth Jacobson) из Мичиганского университета. Получается, с новым сценарием падает вероятность того, что Девятая планета — это улетевший пятый гигант.

К счастью, вопрос о существовании Девятой планеты скоро будет разрешен. В конце 2023 года заработает мощная обсерватория, названная в честь Веры Рубин. Если Девятая планета существует, то новый телескоп позволит ее обнаружить.